Воспаление. Этиология. Внешние признаки. Классификация воспаления

Воспаление (inflammatio от лат. in-flammare - воспламенять) - сформировавшаяся в процессе эволюции реакция организма на местные повреждения, характеризующаяся явлениями альтерации, расстройствами микроциркуляции с экссудацией и эмиграцией и пролиферации, направленными на локализацию, уничтожение и удаление повреждающего агента, а также на восстановление (или замещение) поврежденных им тканей. Одним из патогенетических факторов развития пародонтоза является воспаление тканей пародонта.

Причина воспаления (флогоген, от лат. phlogosis - воспаление, синоним термина inflammatio)- любой фактор, способный вызвать тканевое повреждение.

Классификация и виды воспаления

Различают флогогены внешние: - биологические (бактерии, риккетсии, вирусы, грибки, животные-паразиты); - физические (механическая, термическая, лучевая энергия); - химические (кислоты, щелочи, боевые отравляющие вещества, скипидар, кротоновое и горчичное масла и т. д.) Флогогены внутренние: некроз ткани, гематома, образовавшиеся камни, отложение солей, иммунные. Также различают инфекционные флогогены, вызывающие септическое воспаление и неинфекционные флогогены, вызывающие асептическое воспаление. Патогенез воспаления включает в себя: - альтерацию; - расстройства микроциркуляции с экссудацией и эмиграцией лейкоцитов в очаг воспаления; - пролиферацию. Внешние (клинические) признаки воспаления: краснота (rubor), припухлость (tumor), повышение температуры, или жар (calor), болезненность, или боль (dolor), и нарушение функций (function laesa). Покраснение связано с развитием артериальной гиперемии и "артериализацией" венозной крови в очаге воспаления. Жар обусловлен увеличенным притоком крови, активацией метаболизма, разобщением биологического окисления. Припухлость возникает вследствие развития экссудации и отека, набухания тканевых элементов, увеличения суммарного диаметра сосудистого русла в очаге воспаления.

Боль развивается в результате раздражения нервных окончаний различными биологически активными веществами (гистамин, серотонин, брадикинин), сдвига реакции среды в кислую сторону, возникновения дистонии, повышения осмотического давления и механического растяжения или сдавления тканей. Нарушение функций воспаленного органа связано с расстройством его нейроэндокринной регуляции, развитием боли, структурными повреждениями. Общие проявления воспаления: лихорадка, реакция кроветворной ткани с развитием лейкоцитоза, повышенная скорость оседания эритроцитов, ускоренный обмен веществ, измененная иммунологическую реактивность, явления интоксикации организма. Изменение количества лейкоцитов в периферической крови: лейкоцитоз или реже лейкопения.

Лейкоцитоз обусловлен активацией лейкопоэза и перераспределением лейкоцитов в кровеносном русле. К числу основных причин его развития относятся: стимуляция симпатоадреналовой системы; воздействия некоторых бактериальных токсинов, продуктов распада тканей, а также медиаторов воспаления (например, ИЛ-1,ГМ-КСФ, М-КСФ и др.) Лихорадка развивается под влиянием поступающих из очага воспаления пирогенных веществ, таких как липополисахариды, катионные белки, ИЛ-1, ИЛ-6.

Изменение белкового профиля крови выражается в том, что при остром воспалении в крови накапливаются синтезируемые в печени "белки острой фазы" - С-реактивный белок, церулоплазмин, гаптоглобин, компоненты комплемента и др. Для хронического воспаления характерно увеличение в крови содержания альфа, бета- и особенно гамма-глобулинов. Изменение ферментного состава крови выражаются в увеличении активности трансаминаз (АЛАТ - печень, АСАТ - сердце), гиалуронидазы, тромбокиназы и др. Увеличение СОЭ из-за снижения отрицательного заряда эритроцитов, повышения вязкости крови, агрегации эритроцитов, изменения белкового спектра крови. Изменение содержания гормонов в крови заключается, как правило, в увеличении концентрации катехоламинов, ГКС. Изменения в иммунной системе и аллергизация организма выражаются в нарастании титра антител, появлении сенсибилизированных лимфоцитов в крови, развитии местных и общих аллергических реакций. Кроме того, очаг воспаления может быть источником патологических рефлексов (например, развитие стенокардии при холецистите, аритмий сердца при аппендиците), а также источником интоксикации организма и сепсиса.

Виды воспаления (зависит от реактивности организма, локализации процесса, вида, силы и продолжительности действия флогогена: - альтеративное воспаление характеризуется особой выраженностью явлений дистрофии (вплоть до некробиоза и некроза) (чаще всего в паренхиматозных органах и тканях (миокард, печень, почки, скелетные мышцы) при инфекциях и интоксикациях, поэтому называется еще паренхиматозным. При выраженных некробиотических изменениях альтеративное воспаление называется некротическим, например иммунокомплексное аллергическое воспаление (экспериментальный феномен Артюса и артюсоподобные реакции у человека); - экссудативно-инфильтративное воспаление характеризуется преобладанием циркуляторных расстройств с экссудацией и эмиграцией над альтерацией и пролиферацией; - пролиферативное, или продуктивное, воспаление отличается доминированием размножения клеток и разрастания соединительной ткани (туберкулез, сифилис, лепры, ревматизма и др., гранулематозные острые инфекционные процессы - брюшной и сыпной тиф, васкулиты разной этиологии и др., длительное раздражени кожи химическими веществами).

2. Альтерация в очаге воспаления.

Альтерация (alteratio от лат. alterare - изменять), или дистрофия, - повреждение ткани, нарушение в ней питания (трофики) и обмена веществ, ее структуры и функции. Различают первичную и вторичную альтерацию. Первичная альтерация является результатом повреждающего воздействия самого воспалительного агента и не является компонентом воспаления, а запускает его (ее выраженность зависит от свойств флогогена, а также реактивности организма и локализации) и включает в себя:

1) тканевой распад, при котором наблюдается: - мутное набухание цитоплазмы клеток, явления их белковой, жировой и других видов дистрофии;

- резкое повышается проницаемости мембран клеток и клеточных органелл;

- изменения субклеточных структур (митохондрии набухают или сморщиваются, кристы их разрушаются;

- повышение проницаемости и повреждение мембран лизосом сопровождаются выходом разнообразных ферментов;

- изменяются форма и величина цистерн эндоплазматического ретикулума, в цитоплазме появляются везикулы, концентрические структуры;

- отмечаются краевое расположение хроматина, повреждение мембраны ядра; в строме наблюдаются мукоидное и фибриноидное набухание вплоть до фибриноидного некроза, растворение коллагеновых и эластических волокон);

2) усиленный обмен веществ («пожар обмена»): происходит усиление как окисления углеводов, так и гликолиза при активации соответствующих тканевых ферментов; увеличивается потребление кислорода воспаленной тканью; по мере накопления в очаге лейкоцитов, лизосомальные ферменты которых расщепляют углеводы преимущественно анаэробным путем, а также повреждения и снижения количества митохондрий в ходе альтерации явления окисления заметно ослабевают, а гликолиза – нарастают →расщепление углеводов не всегда доходит до конечных продуктов - углекислого газа и воды→дыхательный коэффициент снижается→в ткани накапливаются недоокисленные продукты углеводного обмена - молочная и трикарбоновые кислоты. Вторичная альтерация является следствием воздействия на соединительную ткань,

микрососуды и кровь высвободившихся внеклеточно лизосомальных ферментов и активных метаболитов кислорода, происходящих из активированных иммигрировавших и циркулирующих фагоцитов, отчасти - резидентных клеток, а также литический комплекс С5Ь-С9, образующийся при активации комплемента плазмы и тканевой жидкости. В ходе первичной и вторичной альтерации высвобождаются большие количества разнообразных медиаторов и модуляторов воспаления. Расстройства микроциркуляции развиваются стадийно вслед за воздействием воспалительного агента (хорошо прослеживаются под микроскопом в классическом опыте Ю. Конгейма на брыжейке лягушки):

1) кратковременный спазм артериол, сопровождающийся побледнением ткани вследствие рефлекторного возбуждения вазоконстрикторов от воздействиявоспалительного агента продолжительностью от нескольких десятков секунд до нескольких минут.

2) артериальная гиперемия (лежит в основе двух основных внешних местных признаков воспаления - покраснения и повышения температуры ткани), обусловленная расширением артериол вследствие аксон-рефлекторного возбуждения вазодилятаторов и непосредственными сосудорасширяющими эффектами медиаторов воспаления: нейропептидов, ацетилхолина, гистамина, брадикинина, простагландинов и др.

3) венозная гиперемия - истинная воспалительная гиперемия (развивается через несколько минут после воздействия воспалительного агента, характеризуется значительной продолжительностью и сопровождает весь ход воспалительного процесса). Механизм венозной гиперемии: а) нарушения реологических свойств крови и собственно ее циркуляции (повышение вязкости крови вследствие ее сгущения, обусловленного экссудацией, потеря альбуминов, увеличение содержания глобулинов, изменение коллоидного состояния белков; усиление сопротивления кровотоку в результате краевого стояния лейкоцитов, набухания и агрегации эритроцитов; тромбообразование вследствие активации свертывающей системы крови; нарушение характера кровотока - замедление тока крови в осевой зоне, уменьшение краевой плазматической зоны);

б) изменения сосудистой стенки (потеря сосудистого тонуса вследствие паралича нервно-мышечного аппарата сосудов; снижение эластичности сосудистой стенки; набухание эндотелия и повышение его адгезивности, в результате чего просвет сосудов сужается, создаются условия для прилипания лейкоцитовк эндотелию);

в) тканевые изменения (сдавление венул и лимфатических сосудов отечной, инфильтрированной тканью; снижение упругости соединительной ткани). 4) стаз – преходящее нарушение кровотока может развиться в некоторых разветвлениях сосудов воспаленной ткани и при возникновении повреждений сосудистой стенки и тромбов во многих микрососудах стаз становится необратимым (характерен для острого, быстро развивающегося, например гиперергического, воспаления).

3. Медиаторы воспаления. Провоспалительные цитокины.

Медиаторы (посредники) воспаления - это биологически активные вещества, ответственные за возникновение или поддержание тех или иных воспалительных явлений (в условиях нормальной жизнедеятельности организма, образуясь в различных органах и тканях в физиологических концентрациях, они ответственны за регуляцию функций на клеточном, тканевом уровне). Практически все медиаторы являются и модуляторами воспаления, т. е. способны усиливать или ослаблять выраженность воспалительных явлений. Все медиаторы воспаления по происхождению делятся на гуморальные (образующиеся в жидких средах - плазме крови и тканевой жидкости) и клеточные.

Гуморальные медиаторы воспаления: - производные комплемента: - С5а и в меньшей степени СЗа фрагменты - медиаторы острого воспаления (являются анафилатоксинами, т. е. либераторами гистамина из тучных клеток, повышают проницаемость посткапиллярных венул как прямо, так и опосредованно через гистамин; С5а des Arg, образующийся из С5а в плазме и тканевой жидкости под влиянием карбоксипептидазы N, не связан с гистамином, но является нейтрофилзависимым, т.е. повышает проницаемость микрососудов за счет лизосомальных ферментов и неферментных катионных белков, активных метаболитов кислорода, высвобождаемых из полиморфноядерных гранулоцитов; С5а и С5а des Arg привлекают нейтрофилы; С5а и СЗа также высвобождают интерлейкин-1, простагландины, лейкотриены, фактор, активирующий тромбоциты, и синергистически взаимодействуют с простагландинами и веществом Р); - СЗЬ опсонизирует патогенный агент и способствует иммунной адгезии и фагоцитозу; - комплекс С5Ь-С9 ответствен за лизис микроорганизмов и патологически измененных клеток; - кинины - вазоактивные пептиды, образующиеся из кининогенов (а2-глобулинов) под влиянием калликреинов в плазме (нонапептид брадикинин) и в тканевой жидкости (декапептид лизилбрадикинин, или каллидин). Пусковой фактор активации калликреин- кининовой системы - активация при повреждении ткани фактора Хагемана (XII фактор свертывания крови), превращающего прекалликреины в калликреины.

Кинины опосредуют расширение артериол и повышение проницаемости венул путем контракции эндотелиальных клеток; сокращают гладкую мускулатуру вен и повышают внутрикапиллярное и венозное давление; угнетают эмиграцию нейтрофилов, модулируют распределение макрофагов, стимулируют миграцию и митогенез Т-лимфоцитов и секрецию лимфокинов; усиливают пролиферацию фибробластов и синтез коллагена и, следовательно, могут иметь значение в репаративных явлениях в патогенезе хронического воспаления; активируют рефлексы путем раздражения окончаний чувствительных нервов, что обусловливает возникновение воспалительной боли; вызывают или усиливают высвобождение гистамина из тучных клеток, синтез простагландинов многими типами клеток, поэтому некоторые из их основных эффектов –вазодилятация. Активация фактора Хагемана запускает не только процесс кининообразования, но и свертывания крови и фибринолиза. При этом образуются фибринопептиды и продукты деградации фибрина, которые являются мощными хематтрактантами.

Клеточные медиаторы воспаления. - эйкозаноиды (простагландин (ПГ) Е2, лейкотриен (ЛТ) В4 и 5-гидроксиэйкозатетраеновая кислота (5-ГЭТЕ); в меньшем количестве, тромбоксан (Ткс) A, ПГF2a, ПГБ2, простациклин (ПГ12), ЛТС4, ЛТБ4, ЛТЕ4, другие ТЭТЕ), образующиеся из лейкоцитов, особенно моноцитов и макрофагов. Главные эффекты: хемотаксис лейкоцитов, приводящий самоподдержанию лейкоцитарной инфильтрации (ПГ, Ткс и особенно ЛТ); будучи сильными вазодилятаторами, усиливают гиперемию и, следовательно, экссудацию; ЛТС4, ЛТБ4, ЛТЕ, повышают проницаемость сосудов путем прямой контракции эндотелиальных клеток, а ЛТВ4 - как нейтрофилзависимый медиатор; ПГ и ЛТ имеют значение в генезе воспалительной боли (ПГЕ2 повышает чувствительность рецепторов афферентных болевых нервных окончаний к брадикинину и гистамину, является сильным жароповышающим агентом); - гистамин (Источники - базофилы и тучные клетки). Основной эффект: способность изменять просвет микрососудов и вызывать непосредственную контракцию эндотелиальных клеток венул вызывая первоначальные микроциркуляторные нарушения (через Н2-рецепторы он расширяет артериолы, а через Н1-рецепторы суживает венулы и, таким образом, повышает внутрикапиллярное давление.

Через H1-рецепторы гистамин стимулирует, а через Н2-рецепторы угнетает эмиграцию и дегрануляцию лейкоцитов. При обычном течении воспаления гистамин действует преимущественно через Н2-рецепторы на нейтрофилах, ограничивая их функциональную активность, и через H1-рецепторы на моноцитах, стимулируя их. Таким образом, наряду с провоспалительными сосудистыми эффектами, он оказывает противовоспалительное действие.); осуществляет двунаправленную регуляцию пролиферации, дифференцировки и функциональной активности фибробластов и, следовательно, может иметь значение в репаративных явлениях; через Н1 рецепторы может запускать или усиливать синтез простагландинов, а через Н2-рецепторы - угнетать.

Модуляторные эффекты гистамина также опосредуются циклическими нуклеотидами; - серотонин (нейромедиатор) у человека, кроме незначительного количества в тучных клетках, содержится также в тромбоцитах и энтерохромаффинных клетках. Основной эффект: способность изменять просвет микрососудов и вызывать непосредственную контракцию эндотелиальных клеток венул вызывая первоначальные микроциркуляторные нарушения наряду с гистамином; также стимулирует моноциты в очаге воспаления; - лизосомальные ферменты (нейтральные протеиназы - эластаза, катепсин G и коллагеназы, содержащиеся в первичных, азурофильных, гранулах нейтрофилов). Основной источник - фагоциты - гранулоциты и моноциты-макрофаги (осуществляется в ходе их хемотаксической стимуляции, миграции, фагоцитоза, повреждения, гибели).

Обеспечивают главным образом лизис уже убитых микроорганизмов. Основные же эффекты протеиназ - медиация и модуляция воспалительных явлений (сосудистая проницаемость, эмиграция, фагоцитоз), в том числе повреждения собственных тканей; - неферментные катионные белки (содержатся как в азурофильных, так и в специфических гранулах нейтрофилов). Основной эффект: адсорбируются на отрицательно заряженной мембране бактериальной клетки путем электростатического взаимодействия, в результате этого нарушаются проницаемость и структура оболочки и наступает гибель микроорганизма, что является предпосылкой для последующего эффективного лизиса его лизосомальными протеиназами; также высвободившиеся катионные белки опосредуют повышение проницаемости сосудов (главным образом путем индукции дегрануляции тучных клеток и высвобождения гистамина), адгезию и эмиграцию лейкоцитов;

- цитокины (монокины) (самые изученные интерлейкин-1 (ИЛ-1) и фактор некроза опухоли (ФНО). Основной источник: стимулированные моноциты и макрофаги, а также нейтрофилы, лимфоциты, эндотелиальные и другие клетки. Основной эффект: повышают сосудистую проницаемость (нейтрофилзависимым путем), адгезию и эмиграцию лейкоцитов; стимулируя нейтрофилы и моноциты к умерщвлению, поглощению и перевариванию внедрившихся микроорганизмов, а также усиливая фагоцитоз путем опсонизации патогенного агента, участвуют в непосредственной защите организма; стимулируя раневое очищение, проли-ферацию и дифференцировку клеток, цитокины усиливают репаративные процессы; также могут опосредовать тканевую деструкцию (деградацию хрящевого матрикса и резорбцию кости) и, таким образом, играть роль в патогенезе заболеваний соединительной ткани, в частности ревматоидного артрита. Действие цитокинов вызывает также ряд метаболических эффектов, лежащих в основе общих проявлений воспаления - лихорадки, сонливости, анорексии, изменения обмена веществ, стимуляции гепатоцитов к усиленному синтезу белков острой фазы, активации системы крови и т. д.

Цитокины взаимодействуют между собой, с простагландина-ми, нейропептидами и другими медиаторами). Цитокины (лимфокины) - полипептиды, продуцируемые стимулированными лимфоцитами (фактор, угнетающий макрофаги, макрофагактивирующий фактор, интерлейкин-2). Основой эффект: координируют взаимодействие неитрофилов, макрофагов и лимфоцитов, регулируя таким образом воспалительную реакцию в целом; - активные метаболиты кислорода, прежде всего свободные радикалы - супероксидный анион радикал, гидроксильный радикал, пергидроксил, вследствие наличия на их внешней орбите одного или нескольких непарных электронов обладают повышенной реактивностью с другими молекулами и, следовательно, значительным деструктивным потенциалом, который имеет значение в патогенезе воспаления

- нейропептиды (вещество Р, кальцитонин-генсвязанный пептид, нейрокинин А) - вещества, высвобождаемые С-волокнами в результате активации воспалительным агентом полимодальных ноцицепторов, играющих важную роль в возникновении аксон- рефлексов в конечных разветвлениях первичных афферентных (чувствительных) нейронов. Основной эффект: повышают проницаемость сосудов, и эта их способность во многом опосредована медиаторами, происходящими из тучных клеток. Между немиелинными нервами и тучными клетками имеются мембранные контакты, которые обеспечивают сообщение центральной нервной системы с очагом воспаления. Нейропептиды синергистически взаимодействуют в повышении проницаемости сосудов как между собой, так и с гистамином, брадикинином, С5а, фактором, активирующим тромбоциты, лейкотриеном В4; антагонистически - с АТФ и аденозином. Они оказывают также потенцирующее воздействие на привлечение и цитотоксическую функцию неитрофилов, усиливают адгезию неитрофилов к эндотелию венул. Кроме того, нейропептиды повышают чувствительность ноцицепторов к действию различных медиаторов, в частности простагландина Е2 и простациклина, участвуя, таким образом, в воссоздании воспалительной боли; - ацетилхолин и катехоламины, высвобождающиеся при возбуждении холин- и адренергических структур. Ацетилхолин вызывает расширение сосудов и играет роль в аксон-рефлекторном механизме артериальной гиперемии при воспалении. Норадреналин и адреналин тормозят рост сосудистой проницаемости, выступая главным образом как модуляторы воспаления.